История развития физиологии мозга. Значение исследований М. Холла, И.М. Сеченова, И.П. Павлова, Н.Е. Введенского, Ч. Шеррингтона и др

Вклад нейрофизиологии в понимание психической деятельности

           Особенностью психологии является то, что она вынуждена совмещать в себе две парадигмы: естественно-научную и гуманитарную парадигмы.

          «Естественно-научная предполагает теоретическую систематизацию объективных знаний о мире. Для нее характерны две установки, роднящие ее с классическим естествознанием: ценность объективного знания (познание объективных законов) и ценность новизны (постоянное увеличение объективного знания о мире как результат исследования). Способ построения знания: гипотеза, подтвержденная экспериментом. Критерием является воспроизводимость результатов, то есть, выявление общих зависимостей и законов. Основной вид деятельности ученого – исследование, где человек рассматривается как объект, стало быть, его невозможно изучить как субъект, его человеческую сущность, духовную сущность и индивидуальность. Бихевиоризм – это попытка объяснить человека с точки зрения естественно-научной парадигмы.

           Гуманитарная, понимаемая как «человеческое измерение», вводит понятие духовной жизни человека. Единичное событие уникально и не требует установления закономерностей. Гуманитарное знание предполагает переход от факта к смыслу, от вещи к ценности, от объяснения к пониманию. Субъект не может изучаться как предмет, так как он постоянно развивается. Субъект обладает внутренним опытом, который влияет на поведение человека. Без его учета исследование невозможно. Гуманитарный подход исследует собственно человеческое в человеке, его субъективный мир, духовный мир, личностные ценности и смысл жизни».

      Можно ли сказать, что какая-либо из парадигм важнее? Нет. Истина есть в их совмещении, так как человек есть биосоциальное существо.

     Физиология ЦНС является одной из дисциплин, формирующих у психолога естественно-научные представления о функционировании психики.

 

Экскурс в историю

       На протяжении многих веков психологи в сво­их исследованиях обходились без знаний физиологии, так как физиология 50—100 лет тому назад располагала знаниями, которые касались только процессов функционирования органов нашего тела (почек, сердца, желудка и др.), но не головного мозга. 

Представления ученых древности о функционировании головного мозга ограничивались только вне­шними наблюдениями: они считали, что в головном мозге — три желудочка, и в каждый из них древние врачи «помещали» одну из психических функций (воображение – мышление – память).

 

Рис. 1. Представление о головном мозге в древности (1- внимание; 2- мышление; 3- память)

 

· Древние египтяне достигли большого совершенства в бальзамировании, но мозг как ненужную субстанцию вымывали из полости черепа.

· 450 г до н. э. – времена Платона. Платона, и тех, кто его окружал, мозг интересовал из-за своей сферической формы. Платон считал мозг источником разума, но не задумывался над его функциями.

· 420 год до н. э. – Гиппократ, отец медицины, имел очень приблизительное представление об анатомии человека. Удовольствие, смех, радость шутка, тоска, печаль возникают из мозга, считал он, перечислял все функции мозга.

· 370 год до н. э. – Аристотель, величайший философ, считал, что в мозге остывает кровь, которая нагревается в сердце. В это время было не разрешено вскрывать трупы людей, вскрывать можно только казненных, однако это не прельщало даже любознательных.

· 330 год до н. э. – Герофил, получил высочайшее разрешение вскрывать трупы умерших (не казненных) людей, т.е. мог сопоставлять: от чего умер человек и в чем причина. Написал книгу «Анатомика». Большое внимание уделял строению мозга. Изучил глаз, описал нерв, который выходит из глаза, описал нервы, которые связывают другие органы со спинным и головным мозгом. Его называли мясником, он не вызывал у современников уважения.

· III в. до н. э. – Александрийский врач Эразистрат  показал роль нервов в управлении движениями и возникновении ощущений

· 129 год до н. э. – Гален, древнеримский врач, считается основоположником физиологии, изучал функции организма у живых животных. Изучал животных и людей после гладиаторских боев. Занимался вивисекцией  кролика, собаки, и даже слона. Предвестник психофизиологии, так как связывал патологии внутренних органов с какими–либо эмоциональными нарушениями у больных.

· 1514-1565 – годы жизни А. Везалия. Был первым, кто систематически изучал строение мозга. (Хотя в его распоряжении было всего 5 экземпляров мозга умерших людей). Выявил и описал: хвостатое ядро, таламус, гиппокамп, бугры четверохолмия.

 

Новое время

Перелом в понимании функций головного мозга наступил в XVIII столетии, когда стали изготавливать очень сложные часовые механизмы. Например, музыкальные шкатулки исполняли музы­ку, куклы танцевали, играли на музыкальных инструментах. Все это приводило ученых к мысли, что наш головной мозг чем-то очень похож на такой механизм.

Рис.2. Представление о мозге как о механизме

 

Первые представления о рефлекторном принципе действия нервной сис­темы человека были сформулированы еще в XVIII столетии фило­софом и математиком Рене Декартом. Он полагал, что нервы пред­ставляют собой полые трубки, по которым от головного мозга, вместилища души, передаются животные духи к мышцам.

Рис. 3. Представление о нервной системе по Декарту

 

На рис. 3. видно, что мальчик обжег ногу, и этот стимул запустил всю цепь реакций: вначале «животный дух» направляется к головному моз­гу, отражается от него и по соответствующим нервам (трубкам) направляется к мышцам, раздувая их.Здесь без труда можно уви­деть простую аналогию-с гидравлическими машинами, которые во времена Р. Декарта были вершиной достижения инженерной мысли.

Рис.4.Гидравлическая машина

 

Проведение аналогии между действием искусственных ме­ханизмов и деятельностью головного мозга – излюбленный при­ем при описании функций мозга в то время. Позже наш великий сооте­чественник И. П. Павлов сравнивал функцию коры больших полу­шарий головного мозга с телефонным узлом, на котором барышня-телефонистка соединяет абонентов между собой.

В наше время головной мозг и его деятельность чаще всего сравнивают с мощным компьютером. Заметим, что для аналогии каждый раз выбирается наиболее прогрессивное достижение техники.

Что же касается мозга, то его роль в системе «человек», по-видимому, в какой-то степени тождественна роли интерфейса в ЭВМ, т.е. устройства связи, с помощью которого оказывается возможным взаимодействие различных по уровню и структуре подсистем. Не исключено, что и в человеке мозг играет в основном роль устройства связи между информационной, энергетической и телесной структурами, как, например, графический адаптер в ЭВМ связывает монитор с материнской платой и далее с процессором. На это однозначно указывает тот факт, что при окончательном уходе сознания из тела все структуры последнего, и мозг в том числе, подпадают по власть другой управляющей системы – энтропии, что приводит их к неизбежной деструктуризации – смерти.

Декарт ограничил объяснение рефлекторного поведения лишь простейшими реакциями, например отдергиванием руки от го­рячего, и не осмелился распространить его на мыслительную деятельность человека. Более последовательным был француз­ский философ Ламеттри, призывавший к объективному изучению психиче­ских процессов.  

    В конце 18 в. итальянский врач Л. Гальвани (1791) опубликовал опыты с «животным электричеством» и в спорах с физиком А. Вольта (1792) положил начало исследо­ваниям, показавшим универсальность электрических явлений в живых тканях.

     Луиджи Гальвани заметил, что отпрепарированные лапки лягушки (сейчас мы называем та­кой препарат нервно-мышечным) сокращаются при соприкосно­вении с металлом. История сохранила легенду: молодая кра­сивая жена Гальвани заболела чахоткой. Согласно предписаниям медицины того времени больной требовалось усиленное питание бульоном из лягушачьих лапок. Для этой цели заботливый муж заготовил много таких лапок и развесил их на веревке на балконе. Они раскачивались под легким ветром и изредка прикасались к медным перилам балкона. Каждое такое соприкосновение приво­дило к сокращению лапки. Гальвани обнародовал свое замечатель­ное открытие, назвав его биоэлектричеством. Нам известно также имя его замечательного оппонента и соотечественника – физика А. Вольта, который представил доказательства, что ток возникает на границе двух металлов (например, цинка и меди), помещенных в раствор соли. Таким образом, Вольта утверждал, что биоэлект­ричества не существует, и как физик привел простое физическое доказательство. Однако Гальвани доказал, что лапка лягушки мо­жет сокращаться и без соприкосновения с металлом. Он придумал опыт, который до сих пор выполняют в физиологическом практи­куме студенты – медики и биологи. Опыт состоит в следующем. Если две отпрепарированные лягушачьи лапки положить рядом, затем икроножную мышцу одной лапки рассечь скальпелем и на место разреза пинцетом быстро набросить нерв от неповрежден­ного нервно-мышечного препарата, то его икроножная мышца в этот момент сократится. Как часто бывает в научных спорах, оба ученых оказались правы: Вольта изобрел устройство для производ­ства электрического тока, которое вначале было названо вольто­вым столбом, а в наше время называют гальваническим элемен­том, но имя Вольта осталось в науке как наименование единицы электрического напряжения  – вольт.

Чешский физиолог И. Прохазка (1794) описал основные свойства рефлексов.

Развитие физиологии в XIX в.

      В 19 веке были выяснены механизмы управления центральной нервной системой работы сердца и сосудов, приспосабливающие кровообраще­ние к текущим потребностям организма. Вслед за открытием братьями Эд. и Е. Вебер (1845) тормозящего действия блу­ждающего нерва на сердце петербургский физиолог И. Ф. Цион (1867) открыл действие симпатического нерва, учащаю­щего сердечные сокращения. Изучение регуляции сердечной деятельности получило новые факты и приобрело черты строй­ного учения в замечательных исследованиях И. П. Павлова (1883), открывшего нервное управление трофикой (питанием) сердечной мышцы. А. П. Вальтер, ученик выдающегося хирурга А. И. Пирогова, обнаружил (1842), что выключение симпатической иннервации ведет к расширению сосудов; позже знаменитый французский ученый К. Бернар (1854) показал это в экспери­менте на ухе кролика. Проводились многочисленные наблюде­ния, выявляющие значение иннервации сосудов. Ф. В. Ов­сянниковым (1871) был найден сосудодвигательный центр в продолговатом мозге.

Ж. Легаллуа (1830) и П. Флуранс (1851) уточнили местоположение дыхательного центра на дне четвертого желудочка продолговатого мозга. Казанский фи­зиолог Н. А. Миславский (1885) дал определение функций ды­хательного центра и установил влияние на него коры головно­го мозга. Начались исследования нервных механизмов дыха­тельного ритма (Е. Геринг, И: Брейер, 1868) и влияний на него высших отделов мозга (В. Я. Данилевский, 1875).

Были выяснены основные свойства раздражения нерва; показано, что раздражитель дей­ствует не абсолютным значением своей силы, а ее изменением (Э. Дюбуа-Реймон, 1848); обнаружены явления электротона и полярного действия раздражающего тока (Э. Пфлюгер, 1859), а также необходимость некоторой минимальной дли­тельности его действия (Б. Ф. Вериго, 1888). Выдающийся экс­периментатор Г. Гельмгольц (1850) определил скорость прове­дения нервных импульсов в нерве лягушки, а петербургский физиолог Н. Н. Бакст (1867) – в двигательных нервах человека. Была показана практическая неутомляемость нерва при проведении импульсов (Н. Е. Введенский, 1884). Принци­пиально новый подход в понимании природы свойств нервных процессов, опередивший свое время, развил Н. Е. Введенский в фундаментальном труде «О соотношениях между раздраже­нием и возбуждением при тетанусе» (1886).

Продолжая спор Гальвани и Вольта (о том, есть ли электрические явления в самой живой ткани или ткань дает реакцию только на внешнее электрические воздействие), Э. Дюбуа-Реймон (1848 — 1849) на основании своих исследований обосновал кон­цепцию о «предсуществовании» электрических зарядов в тка­нях.

Привлекая к вопросу о природе электрических потенциалов тканей данные физики и химии, киевский физиолог В. Ю. Чаговец (1896) впервые выдвинул ионную теорию их происхожде­ния. Начались исследования электрических потенциалов мозга (Р. Кетон, 1875; В. Я. Данилевский, 1876). Несмотря на несо­вершенство техники того времени, И. М. Сеченов (1882), ис­пользуя инертный гальванометр, увидел и первый отметил ритмические колебания потенциалов в центральной нервной системе.

В это же время были получены основные сведения о строе­нии и многих функциях спинного и головного мозга. На смену ложным теориям френологии Ф. Галля (1810—1820) пришли экспериментальные исследования, использовавшие методы вы­ключения и раздражения для определения функций исследуемых структур. Была выяснена различная роль передних и задних корешков спинного мозга (Ф. Мажанди, 1822; К. Белл, 1823), накоплены сведения о локализации функций в головном мозге и его высших отделах (П. Флуранс, 1842; Г. Фритч, Е. Гитциг, 1870; Д. Феррье, 1876; Г. Мунк, 1890; Л. Лючиани, 1893).

Широко развертывались исследования Чарль­за Шеррингтона (1892—1900), вскрывавшие основные свойства нервных процессов рефлекторной деятельности, начало изуче­ния которых было положено в работах русских физиологов. Так, казанский физиолог А. А. Соколовский (1858) рассматри­вал торможение как важный механизм влияния одних нервных центров на другие. Н. Е. Введенский (1896) открыл явления реципрокной иннервации до аналогичных работ Э. Геринга и Ч. Шеррингтона (1897).

Выдающееся значение для физиологии нервной системы имели исследования Ивана Михайловича Сеченова. Его знаме­нитый опыт с раздражением зрительных чертогов лягушки (1862) (четверохолмие среднего мозга) положил начало изучению центрального торможения, наличие которого было под­тверждено в опытах на млекопи­тающих (Л. Н. Симонов, 1866).

Однако наибольшее значение не только для физио­логии, но и для психологии и других наук, связанных с изуче­нием мыслительной деятельно­сти человека, имели работы И. М. Сеченова, итоги которых изложены в его замечательном труде «Рефлексы головного моз­га» (1863), названном И. П. Павловым «гениальным взмахом сеченовской мысли». И. М. Сеченов открыл объективному физиологическому исследованию до того недоступную и зага­дочную область высших функций мозга, являющихся мате­риальным субстратом психики. Вклад И. М. Сеченова в разви­тие отечественной и мировой физиологической науки столь велик, что его называют «отцом русской физиологии».

 

Физиология в XX в.

       XX в., начинавшийся как «век пара и электричества», ознаменовался стремительным прогрессом науки и техники, преобразив­шим весь жизненный уклад. Физиология получила мощное техническое вооружение в виде точной и тонкой, непре­рывно совершенствующейся ап­паратуры, широко использую­щей достижения физики и хи­мии, электроники и вычисли­тельной техники.

       Это привело к возможности раскрытия меха­низмов деятельности нервной системы и ее высшего отдела – головного мозга. В этом направлении исследований ведущую роль сыграли отечественные ученые. Выдающимся событием не только в физиологии, но и вообще в естествознании XX в. было создание И. П. Павловым новой физиологической на­уки – физиологии высшей нервной деятельности (ФВНД).

       В 1903 г. на Международном медицинском конгрессе в Мадриде И. П. Па­влов впервые изложил результаты объективного физиологиче­ского изучения высших функций мозга, выдвинул и обосновал учение об условных рефлексах. Тем самым высказанные в про­шлом столетии идеи И. М. Сеченова о «рефлексах головного мозга» как основе психических явлений получили реализацию в физиологических механизмах, доступных экспериментально­му исследованию.

И. П. Павлов с сотрудниками установил основные законо­мерности процессов высшей нервной деятельности и обобщил результаты этих исследований в «Лекциях о работе больших полушарий головного мозга» (1927). От изучения высшей нерв­ной деятельности животных он перешел к поискам физиологи­ческого субстрата психической деятельности человека. Путь этих поисков намечен им в концепции о первой и второй сиг­нальных системах мозга.

Исключительная роль И. П. Павлова в развитии физиологической науки была убеди­тельно подтверждена на XV Муждународном конгрессе физио­логов (1935), где делегаты 37 стран решили присвоить ему по­четное звание «Главы физиологов мира».

Физиология XX в. ознаменовалась большими успехами, достигнутыми в решении многих общих и частных вопросов фи­зиологии нервной системы. В России Н. Е. Введенский (1901—1914) разработал концепцию парабиоза как общую тео­рию возбудительного или тормозного реагирования нервной ткани в зависимости от ее лабильности. А. А. Ухтомский (1923—1940) развил учение о доминанте. На примере исследо­вания рефлексов спинного мозга выдающийся английский фи­зиолог Ч. Шеррингтон (1906—1947) установил общие свойства двигательных рефлексов, реципрокные отношения возбуждения и торможения, принцип конечного пути и другие фундамен­тальные закономерности интегративной деятельности нервной системы: И. С. Беритов (1916) изучал нейрофизиологические механизмы локомоторного акта. В Голландии Р. Магнус (1923) выяснил роль лабиринтных и шейных рефлексов в поддержа­нии позы и распределении тонуса скелетной мускулатуры в по­кое и при движениях. В США невролог Дж. Массерман (1943) показал участие структур промежуточного мозга в эмоцио­нальном поведении, а физиологи Г. Мэгун и Дж. Моруцци (1949) открыли восходящую активирующую систему ретику­лярной формации среднего мозга.

Для физиологии XX в. характерно глубокое проникновение в физическую и химическую природу изучаемых физиологиче­ских процессов.

Киевский ученый В. Ю. Чаговец (1903—1906) первым при­менил теорию электрической диссоциации для объяснения природы биологического электрогенеза, а немецкий физиолог Ю. Бернштейн (1912) развил мембранную теорию генерации электрических потенциалов живыми клетками. Учитывая ре­зультаты исследований Дж. Леба (1910) о влиянии ионов на функциональное состояние тканей, П. П. Лазарев (1923) сфор­мулировал ионную теорию возбуждения. Открыв избиратель­ную проницаемость клеточной мембраны к ионам калия и на­трия, А. Ходжкин и А. Хаксли (1952) обосновали современное представление о происхождении потенциалов возбуждения.

Широкое использование электрических показателей дея­тельности возбудимых тканей позволило анализировать ин­тимные механизмы физиологических функций. Особенно большие успехи были достигнуты при электро­физиологическом исследовании процессов нервной деятельно­сти. Используя внутриклеточную регистрацию потенциалов мотонейронов спинного мозга, Дж. Экклс (1951—1966) выявил тонкие механизмы возбуждения и торможения нервной клетки в результате деполяризации или гиперполяризации ее мем­браны, а И. Тасаки (1957) описал скачкообразный процесс про­ведения нервного импульса. Русский врач В. В. Правдич-Неминский (1925) обнаружил ритмический характер электриче­ской активности мозга; немецкий психиатр Г. Бергер (1929) записал колебания электрических потенциалов мозга у челове­ка и положил начало клинической электроэнцефалографии. На основе учения И. П. Павлова об условных рефлексах и А. А. Ухтомского о доминанте советские физиологи М. Н. Ливанов (1945-1972) и В. С. Русинов (1953-1962) наблюдали по элек­трическим показателям течение процессов высшей нервной деятельности в структурах мозга. Г. Джаспер (1958) зарегист­рировал реакции отдельных нервных клеток коры мозга обезьяны при выработке условного рефлекса; Н. П. Бехтерева (1971, 1977) анализировала мультиклеточную активность для выявления мозговых кодов психической деятельности че­ловека.

 

Методы исследования

      Как и всякая наука, физиология начинала познание предме­та своего изучения с простого наблюдения и умозрительных, не всегда верных догадок о внутренней сущности наблюдаемых явлений.

Затем по мере развития технических средств регистра­ции и возможности вмешательства в жизнь организма главным способом физиологического исследования становится экспери­мент и, наконец, накопленные в результате экспериментов зна­ния закономерностей изучаемых явлений жизни организма со­здают пока еще только предпосылки для становления методов теоретической физиологии.

В настоящее время эксперимент является основным мето­дом, посредством которого физиология ЦНС получает, расширяет и углубляет сведения о работе головного и спинного мозга.

 

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 692; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!